基于无源性理论的光伏储能型准Z源并网逆变器控制方法研究

储能型准Z源逆变器（qZSI）在光伏发电中具有突出优势,有助于减少光伏发电系统中的功率波动。为解决比例微分（PI）控制响应速度慢、超调量大、控制参数多且不易确定等问题,提出储能型qZSI的非线性无源控制方法。首先,对储能型qZSI无源控制系统进行无源性和稳定性证明;然后,依据储能型准Z源的E-L模型,设计无源控制器;最后,通过Matlab/Simulink验证了在光伏光照变化及网侧功率变化时,采用无源控制方法的优越性。与PI控制器对比,设计的无源控制器响应速度更快、控制参数更少,实现了对系统的鲁棒性控制,获得了更好的动态性能。     

单相储能型准Z源逆变器的建模与系统参数设计方法

单相储能型准Z源逆变器(ES-qZSI)不仅能够在单级系统中同时实现升压和逆变的功能,而且能够平抑光伏输入功率的波动,但其直流侧存在二倍频纹波,这极大地影响了其性能。为了将二倍频纹波限制在允许的范围内,需要对系统参数进行优化。首先,基于状态空间平均法求二阶导数建立了含储能支路的单相ES-qZSI的二倍频分量模型。然后,依据建立的模型分析了各系统参数值对二倍频纹波的影响。最后,提出了抑制二倍频纹波的系统参数设计方法。仿真和实验结果证实了模型的准确性和系统参数设计方法的有效性。     

基于储能型准Z源光伏并网逆变器的改进型自适应粒子群最大功率点跟踪算法研究

在解决光伏电池阵列在局部阴影条件下的多峰寻优问题中,传统的粒子群(PSO)最大功率点跟踪(MPPT)算法存在稳定性差、振荡严重、跟踪速度慢等缺点.针对上述缺点,结合准Z源逆变器的优点并在准Z源阻抗网络电容上并联储能单元,提出了一种基于储能型准Z源光伏并网逆变器的改进型自适应粒子群最大功率点跟踪算法.该算法不再依赖迭代次数,而是直接采用个体最优功率和全局最优功率更新惯性权重和学习因子并引入电压窗口限制,有效地提高了跟踪速度和减小了功率振荡.仿真结果验证了该优化算法在储能型准Z源光伏并网逆变器应用中具有较好的多峰值光伏曲线全局最大功率点跟踪能力,提高了光伏阵列的发电效率,具有较好的可行性.     

直流储能型准Z源光伏并网逆变器

针对光伏并网发电系统因输入波动所引发的功率不平衡问题,提出一种具有连续电流输入的储能型准Z源逆变器解决方案。详细推导了小信号激励下该逆变器的数学模型,采用母线电压控制和网侧电流控制的并网策略,构建了一套储能电池功率与电流双闭环控制的充放电管理方法,以实现对光伏电池输出功率波动的抑制。与此同时,在MATLAB/Simulink环境下搭建了直流储能型准Z源光伏并网系统的全套仿真模型及相关工况仿真研究,系统良好的静、动态仿真结果显示,所提出的设计方案与控制方法能够有效解决并网型光伏系统的功率不平衡问题。     

基于无源控制理论的准Z源超导磁储能系统

超导磁储能(superconductivity magnetic energy storage,SMES)系统通过变流器来实现电网与超导磁体的功率交换。但传统的储能变流器存在输出电压范围有限以及桥臂上下开关易受干扰造成直通而损坏的问题。为实现超导磁储能系统的安全稳定运行,提出了基于双向准Z源变流器(quasi-Z source converter,QZSC)的超导磁储能系统,并针对QZSC-SMES系统的非线性、强耦合特点,在QZSC-SMES系统的交流侧变流器和直流侧斩波器采用基于欧拉?拉格朗日(Euler-Lagrange,E-L)模型的无源控制策略。仿真结果验证了所提QZSC-SMES拓扑及其控制策略的有效性:系统可以快速准确跟踪有功无功指令,相比传统PI控制,系统具有更低的并网谐波含量、更好的动态性能和更强的鲁棒性。     

基于准Z源DC-DC变流器的闭环控制建模分析

电路中的诸多扰动如输入电压波动、输出负载变化均会影响输出电压的波形,使电路不能保持一个稳定的电压输出。对此,采用状态平均法和扰动法搭建出小信号模型,推导出传递函数,建立基于准Z源变流器的双闭环控制系统。通过控制T型网络中的电容器两端的电压,间接实现输出稳定电压的目标,保障该电路的输出电能质量。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真电路,验证了该控制系统的抗扰动能力和实用性。     

基于模糊算法的微电网储能变流器恒流控制方法

储能系统是调节分布式电源性能和保障负荷供电质量的重要环节,其中储能变流器的恒流控制有利于确保储能电池组的安全以及延长其使用寿命。传统的线性PI控制难以适应蓄电池系统的非线性和动态变化特性以及保持原本的性能指标。本文采用模糊控制算法,根据反馈的误差及误差变化率自适应改变控制量。实验表明,本文提出的基于模糊算法的恒流控制可以提高储能系统的动态响应性能。     

一种电流源型双向储能变流器设计

针对电压源型AC-DC储能变流器存在低压调节范围小、电流纹波大的问题,本文设计了一种三相电流源型AC-DC变换器与特殊的隔离型DC-DC变换器相结合的两级式储能变流器。基于DSP TMS320F28335和SVPWM控制策略实现了对该变流器的数字化控制,最后通过试验验证了电路拓扑和控制策略的可行性和有效性。     

基于PEBB的新型储能变流器

将PEBB(Power Electronic Building Block)技术应用在电力储能领域,构建基于PEBB的新型储能变流器,克服了传统变流器的一系列缺点.经试验证实,构建的变流器在对阀控密封式铅酸蓄电池(VRLA)充放电时,能获得较好的电流、电压波形,也满足电网谐波的要求,起到了"削峰填谷"的作用.     

基于储能型准Z源逆变器的VSG并网控制策略的研究

随着光伏发电装机容量的增加,以传统控制策略并网的分布式光伏电源会大幅度降低电网惯性,使电网稳定性减弱。针对该问题,结合准Z源逆变器的优点,在准Z源网络中引入储能单元,提出基于储能型准Z源逆变器的虚拟同步发电机(VSG)并网控制策略。分析了储能型准Z源的工作模态。采用VSG技术控制系统输出功率,调节直通占空比使光伏功率钳位在最大功率点,蓄电池自动弥补功率缺额。讨论考虑VSG暂态响应时蓄电池的配置问题,并推导直通占空比与VSG转动惯量和阻尼系数的关系,为储能型准Z源逆变器在VSG控制参数设计方面提供参考标准。最后仿真和实验验证了所提策略的有效性。     

基于模糊控制算法的DC-DC变换器设计

提出一种基于模糊控制算法的DC-DC变换器,详细介绍了其中的模糊控制器的设计方法.仿真结果表明,该变换器在软启动期间、以及负载瞬变时都具有较好的动态性能.该控制器的硬件电路可以通过DSP或FPGA模块来实现,满足多种用户要求,有效用于电动控制领域.     

基于准比例—谐振控制的MMC-HVDC环流抑制策略

模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统三相桥臂之间存在的环流分量,直接影响系统工作特性,增加系统损耗。根据桥臂电流中含有二倍频分量的特性,构建了两相静止坐标系下模块化多电平换流器(MMC)的环流数学模型。为实现正弦输入的无差跟踪,设计了准比例—谐振(PR)控制器实现框图,并基于准PR控制器设计了环流抑制控制策略。相对于旋转坐标系下的环流抑制控制器,所提控制策略无须引入耦合便可实现解耦控制,减小了参数调节工作量,同时无须进行旋转坐标变换,减小了延时,提高了响应速度。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证了基于准PR控制的环流抑制策略的有效性。     

基于矩阵变换器的异步电机直接转矩模糊控制

由矩阵变换器驱动的异步电机直接转矩控制(DTC)会导致较大的转矩脉动,只适用于调速要求不高的场合.为了减小转矩脉动,提出了一种模糊控制方法,采用模糊控制器来优化选择电压矢量.MATLAB仿真结果显示直接转矩模糊控制(DTFC)比传统的DTC转矩脉动小,磁链和转矩的综合性能都有所改善,证明了该方法的有效性.     

耦合电感准Z源高升压增益变换器

在此提出一种基于耦合电感的准Z源高增益变换器,利用Z源网络的直通状态实现变换器的升压特性,同时通过调节耦合电感变比,无需极限占空比即可实现变换器的高升压增益特性。相比于传统的Z源变换器,该变换器开关管电压应力减小,可选取低电压等级、低导通电阻的MOSFET以减小导通损耗,提高变换器效率;漏感能量通过二极管放电到电容,有效利用了漏感能量,不会造成开关的电压尖峰,无需额外的电路吸收网络;此外,该变换器的输入电流连续,适用于新能源发电应用场合。在此详细分析了变换器工作于电感电流连续模式(CCM)的工作原理和直流稳态特性,给出了电路参数设计步骤及变换器功率损耗分析。最后,搭建了实验平台验证了理论分析的正确性。     

高性能模糊PID控制DC/DC变换器

针对DC/DC变换器这种强非线性系统,提出了一种模糊PID控制器,它基于优化的PID控制器,通过模糊控制对PID控制器进行增益调节.现以TMS320F240 DSP为核心控制器件,以Buck变换器为实验平台,设计了系统硬件电路.计算机仿真和实验结果证明,该控制策略有很好的控制性能,且算法实现比较简单,同时控制模块的设计简单,可靠性高,是一种较实用、易实现的控制算法.     

基于模糊逻辑控制器的双级矩阵变换器闭环控制研究

为了提高双级矩阵变换器(TSMC)对电网电压突变以及负载扰动的鲁棒性,提出了一种基于模糊自整定比例积分(PI)控制的TSMC闭环控制的方法.该方法将输出线电压进行dq变换得到d-q坐标系下的直流量,利用模糊自整定PI控制器实现对输出给定电压d,q分量的跟踪控制.模糊自整定PI采用模糊规则对PI参数进行在线自调整,有效地缓解了常规PI调节系统快速性和平稳性的矛盾.仿真结果表明:该控制方案使TSMC系统获得了良好的稳态和动态性能.     

基于SPWM的Z源三电平逆变器升压与中点平衡控制

Z源三电平逆变器通过注入直通状态可实现Z源三电平逆变器升压功能,但现有文献并没有考虑中点电位不平衡问题。为此,提出一种基于SPWM的方法来实现Z源三电平升压和中点平衡控制。首先通过注入直通状态实现升压控制,然后在此基础上,通过增加前馈改变直通占空比的方法实现了中点平衡控制。该方法不会增加Z源T型三电平逆变器的开关损耗,仿真和实验验证了所提方法的正确性。     

基于改进模糊PID策略的矩阵变换器闭环控制

为改善矩阵式变换器(matrix converter,MC)在负载扰动或不平衡状况下输出的稳定性,提出一种带修正函数的自调整模糊比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)闭环控制器。将MC的输出线电压进行Park变换得到d-q坐标下的直流分量,利用改进的模糊PID控制器跟踪控制输出电压的d、q分量;在控制器中引入修正函数降低误差的影响,同时引入线性插值算法来实现由离散控制变量到连续控制变量的转换;最后使用协调因子改变模糊控制和PID控制输出权重,使控制效果最优。仿真结果表明,该策略改善了系统的控制品质,可使MC获得良好的动、静态性能。     

基于准PR调节器的模块化多电平变流器输电控制方法

基于不平衡交流电网内功率波动导致模块化多电平变流器子模块能量不平衡,间接导致模块化多电平变流器型高压直流输电性能受到影响的问题,提出复合控制方法,将基于子模块电压值的电平调制方法与环流抑制方法相结合,在PSCAD/EMTDC软件上构建交流电网模块化多电平变流器两端输电模型,实施对不平衡交流电网内有功功率仿真的控制。结果显示,所提方法可保障交流电网不平衡条件下子模块电容电压均值稳定。     

基于AFE变换器的改进模型预测控制策略

针对有源前端(AFE)变换器电流环采用有限集模型预测控制算法(FCS-MPC),存在数字控制器计算量大,输出的电流脉动大、系统性能差等问题,本文提出了一种改进模型预测控制策略。首先通过坐标变换构建α-β坐标下有源前端(AFE)变换器的预测模型,结合电压型空间矢量变换的原理,引入扇区矢量判断法,减少最优电压矢量选择的次数。最后根据选出来的电压矢量,在一个控制周期内同时施加有效电压矢量和零电压矢量并分配相应的作用时间。该方法不但保留了传统模型预测控制(MPC)算法的快速动态响应特性,而且改善系统的稳态性能。仿真和实验结果均验证了所提的方法正确性与有效性。